Apabila anda membaca majalah ataupun artikel berkenaan sains fizik terutamanya bidang fizik moden, pasti kebanyakkan topik adalah berkenaan idea fizik yang menarik dan pelik (tetapi klise) untuk menarik minat pembaca umum seperti kita. Misalnya, jirim yang boleh wujud dalam keadaan tenaga, gelombang yang bertindak sebagai kebarangkalian, sifat kedualan cahaya ataupun kewujudan trans-dimensi pada skala tetangsi? Banyak lagi sebenarnya idea fizik yang pelik dan aneh belum aku terokai lagi. Aku akan kongsi sedikit beberapa idea fizik yang menarik minat aku,
Kedualan zarah-gelombang (Wave Particle Duality)
Teori cahaya sebagai zarah mula diperkenalkan oleh Isaac Newton dalam karyanya "Opticks". Pada abad ke-19, Thomas Young pula membuktikan sifat cahaya seperti gelombang melalui eksperimen dwicelah (Double-slit experiement). Dengan bermulanya mekanik kuantum yang dipelopori oleh Max Planck, telah membuktikan bahawa cahaya terdiri daripada kedua-duanya (zarah dan gelombang). Namun ia bergantung kepada pemerhatian manusia, cahaya boleh menjadi gelombang dan kadangkala boleh menjadi zarah. Apa yang menarik, tanpa pemerhatian manusia cahaya boleh menjadi kedua-duanya. Dua dekad kemudian, ahli fizik mula menyedari bahawa semua zarah berkelakuan seperti gelombang dan zarah juga mampu berkelakuan seperti gelombang. Hal ini telah dibuktikan melalui eksperimen dwicelah elektron.
Menurut mekanik kuantum, gelombang ini bukan gelombang fizikal sebenar, tetapi gelombang kebarangkalian ataupun sebagai fungsi gelombang. Ia adalah kebarangkalian kedudukan bagi setiap individu foton itu berada. Fungsi gelombang ditakrifkan secara matematik melalui persamaan Schrödinger yang mengambarkan kebarangkalian zarah ditemui pada kedudukan tertentu. Apabila pengukuran dibuat, kita akan mempunyai hasil pengukuran yang tepat. Namun masalah dalam pengukuran kuantum ialah teori itu tidak dapat menerangkan sepenuhnya bagaimana tindakan memerhatikan itu menyebabkan berlakunya keruntuhan fungsi gelombang (wave function collapse). Percubaan untuk menyelesaikan persoalan ini telah membawa kepada beberapa tafsiran kuantum. Antaranya yang paling popular adalah tafsiran Copenhagen (Copenhagen Interpretation).
Prinsip Ketidakpastian Heisenberg (Heisenberg Uncertainty Principle)
Ahli fizik Werner Heisenberg membangunkan Prinsip Ketidakpastian Heisenberg yang mengatakan bahawa apabila keadaan fizikal sistem kuantum diukur terdapat had asas kepada jumlah ketepatan yang boleh dicapai. Misalnya lebih tepat kau mengukur momentum zarah semakin kurang tepat ukuran kau terhadap kedudukannya. Maka, kedudukan dan momentum zarah tidak dapat disukat dengan tepat dalam satu masa. Dalam tafsiran Copenhagen yang dipelopori oleh Werner Heisenberg dan Niels Bohr, menyatakan bahawa ia bukan hanya berlaku kerana ralat pengukuran ataupun had teknologi, tetapi ia disebabkan had fizikalnya yang sebenar.
Kekusutan Kuantum & Ketidaksetempat (Quantum Entanglement & Nonlocality)
Dalam teori kuantum, apabila seketul zarah mereput menjadi dua zarah, ia adalah dua zarah yang fungsi gelombangnya bergantung antara satu sama lain. Bermakna keadaan satu zarah berkaitan secara langsung dengan keadaan zarah lain yang berada di tempat lain. Inilah fenomena yang dipanggil sebagai kekusutan kuantum. Suatu zarah itu berkusut dengan suatu zarah yang lain. Pengukuran keadaan kuantum terhadap satu zarah menentukan keadaan kuantum yang mungkin bagi zarah lain. Apa yang menarik, kekusutan ini tidak bergantung pada lokasi zarah di ruang masa. Walaupun kau memisahkan zarah terkusut dalam jarak yang jauh diantara satu sama lain, menganggu satu zarah yang terkusut masih dapat mempengaruhi perubahan zarah satu lagi.
Tiada ulasan:
Catat Ulasan